Полный контроль. - Глава 17. Аэродинамика

ЧАСТЬ 4. НАСТРОЙКА МОТОЦИКЛА

ГЛАВА 17. АЭРОДИНАМИКА

Когда речь заходит о быстрой езде на мотоцикле, собеседники, как правило, обсуждают двигатели и подвески. Есть, однако, не менее (а возможно и более) важный фактор - аэродинамика.

(Аэродинамика - это раздел механики сплошной среды. Областью ее исследований является движение тел сквозь газ, например, самолета или мотоцикла сквозь воздух. Задача -сделать так, чтобы такое движение было максимально эффективным. Часто решение сводится к созданию формы, которая требует меньше силы для вытеснения данного объема газа.

В Формуле 1 наиболее оплачиваемые инженеры именно те, которые занимаются аэродинамикой. Глава отдела аэродинамики в топ-команде получает зарплату, которая выражается семизначным числом. А все потому, что небольшое улучшение аэродинамики равносильно громадному увеличению мощности мотора.

Сейчас большинство конструкторов мототехники уделяют большое внимание аэродинамике, пытаясь улучшить как характеристики байков, так и комфорт водителя. Правда, частенько случается, что конечный дизайн байка определяют маркетологи, принимая в расчет, как он выглядит, а не насколько замечательна его аэродинамика. Мотоцикл должен круто смотреться, чтобы хорошо продаваться. Buell RW750, прекрасно проработанный аэродинамически, выглядит уныло, как Boeing 737, а не как шикарная Ducati 916. Впрочем, есть и исключения из правил, например Britten V1000, сконструированный Джоном Бриттеном, так что есть надежда, что и другие производители смогут объединить шикарный дизайн и аэродинамику.

Давление против скорости

Давайте сначала разберем, что происходит в потоке. Любое течение газа описывается уравнением, в которое входит давление и скорость, причем в обратной пропорции. Когда байк движется сквозь воздух, воздух обтекает его так же, как вода обтекает валун, лежащий посреди ручья. Воздух, который попадает в самый центр обтекателя, создает давление, прежде чем он сможет продолжить движение вдоль обтекателя. Именно поэтому воздухозаборник пассивного наддува помещают спереди как можно ближе к центру обтекателя - воздух там находится под давлением, поэтому система работает максимально эффективно.

Сзади байка создается область разрежения, которая как бы всасывает байк, затрудняя его движение. Сила, с которой воздух мешает байку двигаться, называется аэродинамическим сопротивлением. Она характеризуется неким коэффициентом, который измеряют в аэродинамической трубе.

К сожалению, сопротивление воздуха растет не линейно, а квадратично. Если какому-то байку нужна 21 лошадиная сила, чтобы достичь скорости 100 миль в час, то для достижения двухсот ему потребуется 168 лошадиных сил, а для достижения 300 уже 567 лошадиных сил.

Уменьшение аэродинамического сопротивления

Основным фактором, влияющим на аэродинамику, является мидель, то есть проекция мотоцикла на плоскость, перпендикулярную движению. Чтобы сравнить это параметр у разных мотоциклов, нужно сфотографировать их точно спереди с одной и той же точки и одним и тем же водителем за рулем, сидящим в стандартной для этого мотоцикла позе. Потом вырежьте контур, положите его на лист бумаги в клеточку и обведите карандашом. Посчитайте, сколько клеточек занимает каждый контур (включая клеточки, которые перекрываются частично) и вы поймете, аэродинамика какого байка более эффективна. Чем меньше площадь - тем лучше.

Если бы мидель быль единственным фактором, определяющим аэродинамическое сопротивление, то все было бы просто. Делать обтекатель поменьше, и дело с концом. Но форма обтекателя тоже влияет на сопротивление воздуха.

Вода в падении принимает форму капли. Это наиболее совершенная форма с точки зрения аэродинамики. Обтекатель в форме капли должен достигать максимальной ширины равной одной трети от общей длины байка, причем ширина эта должна равняться ширине плеч водителя. Потом этот обтекатель должен сходить на нет, причем под углом не более, чем 7 градусов к продольной оси байка. При большем угле произойдет срыв потока, течение станет турбулентным и сопротивление возрастет. Впрочем, многие специалисты сходятся во мнении, что угол в реальной жизни должен быть не больше 4 градусов.

К сожалению, если построить байк в соответствии с этими требованиями, он будет слишком длинным, а хвост его будет слишком острым и опасным. Чтобы этого избежать, хвост можно обрезать сразу после задней покрышки, эффективность упадет, но не сильно. Такой хвост носит имя Камма, в честь инженера, который первым его придумал. Бьюэлл использовал ту же идею для создания шлема Эдди Лоусона, в котором тот выиграл Daytona 200.

Сам водитель тоже влияет на аэродинамику, заполняя собой пространство между обтекателем и хвостом. Наиболее удачно смог использовать водителя Эрик Бьюэлл, создавший в 1983 году свой RW750, остающийся эталоном мотоциклетной аэродинамики.

В 1996 году я готовил статью для журнала на тему аэродинамики. Я решил применить принципы этой науки на практике, причем отталкиваясь только от теории, поскольку возможности проводить опыты в трубе у меня не было. С помощью Джима Рида и Чарли Мура я смог улучшить аэродинамику Honda CBR600F2 так, что максимальная скорость выросла на 11.3 мили в час. Чтобы добиться того же с помощью тюнинга мотора, мне пришлось бы поднять мощность на 20 лошадиных сил. Что же мы сделали? Всего три вещи. Во-первых, срезали верхнюю часть бака, чтобы водитель мог пригнуться пониже. Во-вторых, сняли нижнюю часть обтекателя. И наконец, сделали хвост как у Buell RW750. Могу себе представить результат, которого можно добиться, если иметь доступ к аэродинамической трубе и достаточно средств.

Сопротивление радиаторов

Радиаторы современного спортбайка - самая большая проблема для инженеров. Если расположить их за передним колесом, то оно будет блокировать значительную часть набегающего потока воздуха, ухудшая охлаждение. Радиаторы придется делать большего размера, увеличивая тем самым сопротивление воздуха.

Гоночные автомобили используют сравнительно небольшие радиаторы, при том, что температурный режим гоночного мотора существенно более тяжелый. Эффективность обеспечивается выигрышным положением относительно потока набегающего воздуха. Для мотоцикла лучше всего поместить радиаторы под седло, обеспечив каким-то образом доступ к ним воздуха. Некоторые прототипы гоночных мотоциклов используют эту схему, тот же Britten, например. В результате мидель, а значит и сопротивление воздуха, уменьшается.

К сожалению, серийные мотоциклы не используют такую компоновку, если не считать Benelli Tornado. Harley-Davidson поместил радиатор под седло в начале 70-х на своем злополучном проекте Nova, который так и не пошел в серию.

Для радиаторов, распложенных под седлом придется организовывать туннель, чтобы воздух мог проходит сквозь облицовку. Эрик Бьюэлл рекомендует тянуть такой туннель как можно дальше, в идеале до самого хвоста. Тогда зона низкого давления, образующаяся за байком, увеличивает эффективность всей схемы. Самое интересное, что подобная схема расположения радиаторов в туннеле, проходящем через корпус, активно применялась в конструкции самолетов Второй Мировой войны.

Сопротивление водителя

Я понимаю, что у большинства читателей нет ни времени, ни средств для кардинального улучшения аэродинамики их байков. Но если обращать внимание на позу за рулем, улучшений можно добиться бесплатно. Например, новички теряют примерно 7-8 миль в час от скорости на прямой только потому, что не пригибаются.

Чтобы выработать правильную позу, поставьте байк перед большим зеркалом, наденьте полную экипировку и сядьте, как обычно. Посмотрите в зеркало и попытайтесь найти положение, в котором вы занимаете минимальную площадь. Заодно можно понять, какие компоненты требуют улучшения с точки зрения аэродинамики. Например, большее ветровое стекло как правило оказывается полезным.

Комфорт тоже зависит от аэродинамики. Маленький обтекатель или его полное отсутствие приводит к усталости шеи, которая вынуждена держать голову в набегающем потоке. Если же поставить огромное ветровое стекло, то за ним образуется зона разряжения, и шее придется противостоять всасывающему эффекту. На гоночном мотоцикле тоже не стоит пренебрегать комфортом, даже если он немного ухудшает аэродинамику. Отсутствие усталости к концу гонки не менее важно, и суммарный эффект может быть положительным.